(57)【要約】【課題】エンコーダの取り付けは、単独で取り付けられる場合と、クラッチ内・軸受内（一体）に組み込まれる場合があるが、前者は専用のスペースが必要となり、後者は専用のエンコーダとなってしまい他への転用ができなくなる。【解決手段】簡素にクラッチ駆動輪の外周に磁石の取り付けができるエンコーダ装置の提供であり、クラッチの駆動輪の外周を利用してその部分に所定ピッチでＮ極，Ｓ極交互の磁極を有する可撓性の磁石を円環状に丸めて配置することで既存のクラッチを変更することなしにエンコーダを取り付けることができる。また、可撓性の磁石を使用することでクラッチの外径に関係なく取り付けができ、磁気検出装置部は共通で使用できるので安価に幅広い応用が可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッチを介したモータの動力によりドアを移動させるドア開閉装置において、クラッチの駆動輪の外周に磁極が交互に着磁された可撓性の帯部材を取り付けると共に、前紀帯部材に対向する位置に磁気検出装置を設け、前記クラッチ駆動輪の回転を検出する制御回路を設けたことを特徴とするドア開閉制御装置。
【請求項２】
帯部材が所定ピッチでＮ極，Ｓ極交互の磁極を有するエラストマ製可撓部材である請求項１記載のドア開閉制御装置。
【請求項３】
自動車用後部の上下動する扉部材がバランサーで支えられている請求項１、または、請求項２記載のドア開閉制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車用ドア開閉制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  最近の自動車は、ドアの自動開閉が多く採用されている。その多くはスライドドア、バックドア、テールゲート、トランクリッドである。スライドドアを除くものはガスダンパーやバネのバランサーが取り付けられている。自動開閉するには、開閉を行うアクチュエータ、ハーフラッチからフルロックに引き込むアクチュエータ、挟み込みセンサとそれを制御する電子制御装置（ＥＣＵ）で構成される。ハーフロックからフルロックに引き込むアクチュエータにはラッチを解除する機能も持ち合わせている。これらドアの自動開閉は故障やバッテリー上がり、挟み込みなど開閉途中での停止などを考慮されて手動モードを持っており、自動、手動の切り替えのため動力伝達を切り離すクラッチが一般的に組み込まれている。また、ドアの位置を検出するためにエンコーダが取り付けられており、手動時もドアの位置を検出するためにクラッチの出力側に取り付けられている。これにより、手動時もドアの位置を監視でき開閉途中からの自動動作が可能となる。また、エンコーダはドアの位置を検出するだけでなく、ドアの開閉速度を検出することができ電子制御装置に入力することによりモータの出力を制御する。本発明は開閉を行うアクチュエータ内に組み込まれるクラッチに後付けするエンコーダに関するものである。【０００３】  車体のバックドアを電動で開閉する装置が装着されており、歪ゲージの変化量によりバックドアの操作を判断し、停止位置に関係なく開閉操作を検出することができ自動開閉動作を開始できる装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）【０００４】  クラッチ装置であって、係合解除を正確に判断することができるように、入力、出力側それぞれに回転速度検出センサを組み込み部品点数を少なくコンパクトなクラッチ装置が知られている。（例えば、特許文献２参照。）【０００５】  多極磁石を使用したエンコーダであって、磁性粉と熱可塑性樹脂とを含む磁性材料で形成されたいわゆるプラスチック磁石で多極磁石を構成し芯金の金属材料に衝合状態で一体化されている装置が知られている。（例えば、特許文献３参照。）【０００６】  電磁クラッチ中で発生される磁束の漏れ磁束量をホールＩＣで検出し、回転機の回転状態を検出する電子制御装置で構成している。コイルを利用した検出器と比べ小型化になり、磁石などの他の磁性体を配置する必要がない装置が知られている。（例えば、特許文献４参照。）【０００７】転がり軸受ユニットであって、支持環にエンコーダを構成するＳ極Ｎ極とを交互に着磁してなるゴム磁石製シートを円環状に丸めて添着し、添設される磁束の変化に対応して電圧を惹起させるコイルから構成されている装置が知られている。（例えば、特許文献５参照。）【０００８】  自動車のアンチブレーキシステム、或いはトラクションコントロールシステムを制御するために、車輪の回転検出する必要があり、磁石とトランスジューサにより巻線コイルに鋼板電圧を誘導して検出する方法が知られている。（例えば、特許文献６参照。）【０００９】  磁極が交互に着磁された可撓性の帯部材としてラバー磁石（マグネットシート）が市販されており、シート厚み、着磁ピッチが選択でき、ハサミ、カッターナイフで容易にカットで���る磁石が知られている。（例えば、非特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１０８６０５号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４２３４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４９５３６号公報
【特許文献４】特開２００７−０２４２５７号公報
【特許文献５】特開平１０−２５３６４７号公報
【特許文献６】米国特許第５２００６９７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】株式会社二六製作所、「磁石製品カタログ」Ｐ１５〜１６、［平成２３年１２月５日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．２６ｍａｇｎｅｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｗｅｂｓｈｏｐ／ｃａｔａｌｏｇ．ｐｄｆ〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  特許文献１では、歪ゲージを使用しており開閉操作の起動を検出するうえでは特性を発揮できるが、電動開閉中の速度、位置検出においてはデジタル的に検出できるものではない。【００１３】  特許文献２では、係合解除を正確に判断するために設けられたセンサで回転速度のみを検出しており、エンコーダとしての位置検出はできない。クラッチの内部に組み込まれているため、クラッチ毎の専用設計とならざるを得ない。【００１４】  特許文献３では、鉄芯に衝合状態で接合一体されなければならず、非磁性体に磁性粉と熱可塑性樹脂とを含む磁性材料で形成されたいわゆるプラスチック磁石を取り付けることができない。【００１５】  特許文献４では、磁石などの他の磁性体を配置する必要はないものの、エンコーダとしてはクラッチ毎の専用設計とならざるを得ない。【００１６】  特許文献５では、転がり軸受けに回転検出機能を付加したものだが、既存のクラッチ装置と併用して使用する場合にはスペース的に大きくなる。また、コイルで磁束の変化の検出を行っており、クラッチに組み込むと大きく、複雑で前記同様専用設計となる。【００１７】  特許文献６では、回転検出に磁石、トランスジューサ、巻き線コイルにより交番電圧を検出しているが、クラッチに組み込むと大きく、複雑で前記同様専用設計となる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  本願発明は上記課題を解決するために、第１の解決手段は、クラッチを介したモータの動力によりドアを移動させるドア開閉装置において、クラッチの駆動輪の外周に磁極が交互に着磁された可撓性の帯部材を取り付けると共に、前記帯部材に対向する位置に磁気検出装置を設け、前記クラッチ駆動輪の回転を検出する制御回路を設けたことを特徴とするドア開閉制御装置である。【００１９】  また、第２の解決手段は、帯部材が所定ピッチでＮ極，Ｓ極交互の磁極を有するエラストマ製可撓部材であるドア開閉制御装置である。【００２０】  さらに、第３の開発手段は、自動車用後部の上下動する扉部材がバランサーで支えられているドア開閉制御装置である。
【発明の効果】
【００２１】    クラッチの駆動輪の外周に磁極が交互に着磁された可撓性の帯部材を取り付けることで専用の磁石を製作することなく、クラッチの外径、材質に依存せずエンコーダを構成できる。また、クラッチの外周を使用してエンコーダを構成するため既存のクラッチに改造、変更を加えず、省スペースでエンコーダを構成できる。【００２２】  クラッチ内にエンコーダを組み込もうとするとクラッチ一体エンコーダとして専用設計にするしかないが、この方法であれば車種や扉の種類毎に専用設計の必要もなく、部品の管理や検査などが共通化でき、既存品を使用できるのでコスト的なメリットがある。【００２３】２相式のエンコーダの場合、Ｓ極とＮ極の着磁ピッチに対応した磁気センサ２個で構成される磁気検出部を作れば、クラッチの外径に関係なく回転検出、回転数検出、回転速度検出できるエンコーダを構成できる。また、Ｓ極とＮ極の着磁ピッチと磁気検出部はセットで使用し、ピッチを変更することで分解能を容易に可変できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】  本実施形態１のパワースライドドア装着の車体の説明図である。
【図２】  本実施形態２のパワーバックドア装着の車体の説明図である。
【図３】  本実施形態１によるパワースライドドア用アクチェエータの動作原理の説明図である。
【図４】  本実施形態２によるパワーバックドア用アクチュエータの動作原理の説明図である。
【図５】  本実施形態１、２によるエンコーダ部の説明図である。
【図６】  本実施形態１、２によるエンコーダの磁石列調整部の説明図である。
【図７】  本実施形態１、２に使用する磁石単体の例を示す説明図である。
【図８】  本実施形態１、２のモータ側から駆動した場合、つまりクラッチがＯＮした状態のエンコーダの動作説明図である。
【図９】  本実施形態１，２のクラッチがＯＦＦで被駆動側を動かした場合の動作説明図である。
【図１０】  本実施形態１、２のエンコーダから制御装置に入力される信号の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】  以下、本発明による実施形態１で自動車用スライドドア２にクラッチ付開閉アクチュエータ３ａを採用した車体１について説明する。図１はスライドドア２をアクチュエータ３ａ、３ｂで開閉する装置であり、アクチュエータはボディ側、または、ドア内に設置される。図１はボディ内に設置された場合を示す。アクチュエータ３ａからスライドドア２に動力を伝達する方法としては、ベルト、または、ワイヤーケーブル３ｂがある。
【００２６】  本発明による実施形態２で自動車用バックドア５にクラッチ付開閉アクチュエータ６を採用した車体４について説明する。図２はバックドア５をアクチュエータ６が連結ロッド２７を介して接続され動力を伝達し開閉する装置である。開動作は電子制御装置２６がリモコンキーやスイッチからの開信号を受け、オートクローザ７のラッチ解除後アクチュエータ６により開動作を行う。エンコーダのパルスカウントにより開端を検出するとアクチュエータ６は開動作を停止しクラッチをＯＦＦする。
【００２７】閉動作は電子制御装置２６がリモコンキーやスイッチ２３からの閉信号を受け、アクチェエータ６により閉動作を行い、オートクローザ７でハーフロックを検出するとアクチュエータ６は閉動作を停止し、オートクローザ７はラッチがフルロックになるまで引き込む動作を行う。バックドアにはガスダンパー２４、スプリング等のバランサーが併設されている。このしくみは、セダンタイプのトランクリッドにも同様に使用できる。
【００２８】  本発明が実施形態１の図１の自動車用スライドドア２のワイヤケーブルタイプでアクチュエータ３ａ、３ｂがボディ内に設置された場合の駆動機構が図３である。減速機一体モータ１０ａの出力はクラッチ１２へ入力される。クラッチ１２の出力にワイヤーケーブル巻き取りドラム３１と接続されており巻き取りドラム３１を回転することでワイヤーケーブル３２を介してスライドドア連結ブラケット３５が左右に移動する。スライドドア連結ブラケット３５は図１のスライドドア２と連結されるので結果的にスライドドアの開閉が行われる。本発明はクラッチ１２のクラッチ外輪１２ｂはクラッチ１２の出力側でありそこにＳ極とＮ極とを交互に着磁して成る可撓性の磁石１４を貼り付け、対向する位置に設置されるセンサ基板１５には磁気センサ１５ａが実装されておりクラッチを改造することなくコンパクトで容易に取り付けが可能なエンコーダを提供する。
【００２９】  本発明が実施形態２の図２の自動車用バックドア５の開閉を行うためにアクチュエータを図４で駆動機構を説明する。モータ１０の出力は減速機１１に入力され減速機の出力がクラッチ１２へ入力される。クラッチ１２の出力が減速機１１に入力されその出力駆動アーム２８に伝達され、図２の連結ロッド２７を介してバックドア５を開閉する。本発明はクラッチ１２のクラッチ外輪１２ｂはクラッチ１２の出力側でありそこにＳ極とＮ極とを交互に着磁して成る可撓性の磁石１４を貼り付け、磁石１４に対向する位置に設置されるセンサ基板１５には、磁気センサ１５ａが実装されており、クラッチ１２を改造することなくコンパクトで容易に取り付けが可能なエンコーダを提供する。クラッチ外輪１２ｂが回転すると磁気センサ部で交番磁界が発生し、磁気を電気信号に変換しパルス信号として電子制御装置２６に送る。これにより電子制御装置２６はバックドアの開閉角度、開閉速度を検出することができモータ１０の出力を制御することが可能となる。
【００３０】  実施形態１及び実施形態２において本発明のエンコーダ部分の仕組みを図５で説明する。Ａ相、Ｂ相の２相式のエンコーダの場合を例にする。クラッチ外輪１２ｂの周囲にＳ極とＮ極の磁極が交互に着磁された可撓性の帯部材の磁石１４を取り付ける。磁石１４の着磁ピッチをＰｍとする。対向する位置にセンサ基板１５を設置し、そこに磁気センサ１５ａを２個設置しそのピッチをＰｓとする。ＰｓとＰｍの関係は下記の式で表わせる。
【数１】
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ただし、ｎは整数のこと。
【００３１】クラッチ外輪１２ｂが回転した場合の磁気センサ部で交番磁界が発生し、磁気を電気信号に変換しパルス信号として電子制御装置に出力し、磁気センサ出力が図１０となる。クラッチ外輪１２ｂが定速で回転した場合、Ａ相、Ｂ相の各磁気センサから出力されるパルス信号は９０度位相がずれたものとなる。２相式エンコーダの場合磁石の着磁ピッチを整数倍し＋１／２ピッチを加えた値が磁気センサ間のピッチＰｓとなる。例として、磁石の着磁ピッチが５ｍｍの場合、磁気センサ間のピッチは２．５ｍｍ、７．５ｍｍ、１２．５ｍｍ、１７．５ｍｍ・・・のようになる。磁気センサピッチＰｓを７．５ｍｍとした場合クラッチに磁石を取り付けた直径が３０．６ｍｍ以上であれば誤差は１％以下となる。磁気センサは直線状のプリント基板に実装されているのに対し、クラッチに取り付けられた磁石は円弧であり直径が大きくなることで誤差が小さくなる。逆に磁気センサ間のピッチを狭めることで誤差が小さくなり小径のクラッチに対応できるようになる。磁気センサをフレキシブル基板に実装し、磁石と同心円の円弧に設置すれば誤差はなくなる。
【００３２】  本発明のエンコーダ磁石部分でクラッチに貼り付ける円周を調整する方法を図６で説明する。市販のクラッチ外輪１２ｂ、磁石１４を使用する場合クラッチの外輪１２ｂに磁石を貼りつけた場合つなぎ目部の着磁ピッチが不規則になる可能性がある。それを調整するためクラッチの外輪１２ｂに外径調整用スペーサ１３を入れる。これにより、つなぎ目部分の着磁ピッチを等ピッチとすることが可能となる。磁気センサをフレキシブル基板に実装し磁石と同心円の円弧に曲げて設置すれば誤差をなくすことができる。
【００３３】  図７は本発明で使用する磁極が交互に着磁された可撓性の帯部材のラバー磁石のイメージ図である。Ｓ極とＮ極とを交互に着磁して成る可撓性の磁石は、市販されている株式会社二六製作所のラバー磁石の片面多極着磁ピッチを使用することができ、着磁ピッチは２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３，０ｍｍ、５．０ｍｍとラインナップされている。精度を要求される場合には着磁ピッチの狭いものを使用することで精度を上げることができる。（株式会社二六製作所の磁石製品カタログより）
【００３４】  図８はクラッチがＯＮでモータが回転すると減速機、クラッチ入力側、クラッチ出力側、減速機、バックドアと動力が伝達されバックドアの開閉が行われる。その際、クラッチの出力側に後付けされたエンコーダが回転速度検出、回転数検出を行い、開閉角度を認識し開閉制御を行う。バックドアが障害物にあたって停止したり、異物が挟まれてバックドアの開閉スピードが遅くなる、あるいは停止した場合の異常を検出することができ駆動を停止し異常検出処理を行う。矢印の向きが駆動、信号を伝達する方向を示す。
【００３５】  図９はクラッチがＯＦＦの場合、異常発生時やバックドアを手動で開閉すると減速機、クラッチ出力側と動力が伝達される。クラッチ出力側に後付けされたエンコーダにより、手動開閉されても電子制御装置がバックドアの開度を認識することができ、どの状態からでも自動開閉が可能となる。矢印の向きが駆動、信号を伝達する方向を示す。
【００３６】  パワースライドドア、トラックリッドもバックドアと同様に自動モード（電動開閉）、手動モードが存在する。自動開閉時に異常検出した際に駆動を停止しクラッチをＯＦＦすることで手動での動作を可能にする。また、開動作後はクラッチＯＦＦの状態で手動での閉動作が可能になっている。手動での動作の際に電子制御装置はドアの位置を認識する必要があるのでクラッチの出力側に本発明のエンコーダを取り付けることで容易で安価にエンコーダを付加することが可能となる。単独のエンコーダを組み込むことも可能であるが、スペース、取り付けのための伝達機構、コストの面で不利であり、最小部品で取り付けが可能となる本発明のエンコーダを採用することにより問題が解消される。
【００３７】  電子制御装置は起動信号または、起動スイッチを監視し自動モードが有効になっていれば自動開閉をおこなう。その際エンコーダからのパルス数でドア位置を認識し、開度に適した制御を行う。また、自動開閉中は電子制御装置がエンコーダからのパルス信号を監視しパルスの時間が長い、つまり、開閉速度が遅くなったことを認識することで異物の挟み込みや障害物にぶつかったと判断し異常停止させることが可能となる。異常停止した場合に手動でドアを操作されても、クラッチの出力側（ドア側）にエンコーダが取り付けられているため電子制御装置は常にドアの開度を認識することができる。これにより、ドアがどの位置にあってもそこから自動開閉を再起動し正常に開閉することができる。
【００３８】  クラッチは、どのような方式であっても、外周にＳ極とＮ極とを交互に着磁して成る可撓性の磁石を固定することができるものであればよく、クラッチ毎に専用のエンコーダを開発することなく取り付けが可能となる。
【００３９】自動車用アクチュエータでは、対環境性能が要求され−４０〜８０℃クリアする可撓性の磁石を使用することで、要求性能を満たすことができる。
【００４０】  使用するラバー磁石の材質は可撓性であれば材質は問わない。クラッチの外径により取り付けやすい厚み、材質を選定する。クラッチにケーイービー・ジャパン株式会社製の７３．０８においては、二六製作所製のラバー磁石の片面多極着磁・等方性でシート厚み１．０ｍｍを貼り付け、対向するセンサ基板にはホールＩＣに旭化成エレクトロニクス株式会社製のＥＷ−６１０Ｂをクリアランス０．５ｍｍで使用すると問題なくエンコーダとして機能する。
【００４１】  磁気センサには、ホールＩＣに旭化成エレクトロニクス株式会社製の交番磁界検知ラッチタイプホールＩＣシリーズ（ＥＷ−６１０Ｂ、ＥＷ−７１０Ｂなど）やアレグロマイクロシステムズ社の同様のホールＩＣ（Ａ３１８７、Ａ１２２７など）が使用できる。
【００４２】  クラッチにケーイービー・ジャパン株式会社製の７３．０８を使用した場合、クラッチの外輪の外周径がΦ１０６となる。外周は約３３３ｍｍで着磁ピッチが２．５ｍｍのラバー磁石を使用すると１３３極となる。偶数極数で使用するため１３２極でエンコーダを４逓倍で使用すると５２８カウント／回転となり約０．６８１８°／カウントの分解能となる。着磁ピッチを５ｍｍにすれば４逓倍で２６４カウント／回転となり約１．３６３６°／カウントの分解能となる。
【００４３】  上記の場合、ラバー磁石を円周状に巻いて終点部は等ピッチでない着磁部分ができる。市販品のクラッチ、ラバー磁石の組み合わせにおいては、現実的に円周とラバー磁石長が一致する可能性は低い。電子制御装置で１回転で１ヶ所変則な部分があることをプログラムすることでその変則部の制御も可能となる。どうしても全周に等ピッチの磁石を配置したいなら、円周を着磁ピッチで割り切れ、且つ偶数となるようにクラッチの外輪とラバー磁石の間にスペーサを入れクラッチの外輪径を少し大きくすることで解消できる。
【００４４】  クラッチの外輪径を調整する方法として図６で説明する。市販のクラッチ外輪１２ｂ、磁石１４を使用する場合クラッチ外輪１２ｂに磁石１４を貼りつけた場合つなぎ目部の着磁ピッチが不規則になる可能性がある。それを調整するためクラッチ外輪１２ｂに外径調整用スペーサ１３を入れる。これにより、つなぎ目部分の着磁ピッチを等ピッチとすることが可能となる。逆に変則な部分を残すことで１回転の基準点となる一般的なエンコーダで言うＺ相の役割を果たすこともできる。
【００４５】  また、回転方向を見極める必要がないのなら磁気センサは１つでも可能である。
【００４６】  ラバー磁石の取り付けには、両面テープ、接着剤を用いることでクラッチに穴やネジを切る必要がなく既存のクラッチを改造せず容易で安価なエンコーダを構成できる。
【符号の説明】
【００４７】  １：    スライドドア付車体
２：    スライドドア
３ａ：  スライドドア用電動アクチュエータ（モータ、減速機、クラッチ）
３ｂ：  スライドドア用電動アクチュエータ（ワイヤーケーブル、レール）
４：    バックドア付車体
５：    バックドア
６：    バックドア用電動アクチュエータ
７：    オートクローザ
１０：    モータ
１０ａ：  減速機一体モータ
１１：    減速機
１２：    クラッチ
１２ａ：  クラッチ内輪
１２ｂ：  クラッチ外輪
１３：    クラッチ外形調整用スペーサ
１４：    磁石
１５：    センサ基板
１５ａ：  磁気センサ
２１：    挟み込みセンサ
２２：    アウターハンドル
２３：    閉スイッチ
２４：    ガスダンパー
２５：    ストライカー
２６：    電子制御装置（ＥＣＵ）
２７：    連結ロッド
２８：    駆動アーム
２９：    スイッチ
３１：    ワイヤーケーブル巻き取りドラム
３２：    ワイヤーケーブル
３３：    プーリ
３４：    スライドドアレール
３５：    スライドドア連結ブラケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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